TW201945869A - 使用多個波長之疊對量測 - Google Patents

使用多個波長之疊對量測 Download PDF

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Abstract

一種在一半導體晶圓製程中判定一圖案中之OVL之方法包括自經形成於該晶圓中之至少兩個不同層中之一計量目標中之一單元捕獲影像，其中該目標之部分相對於一不同層中之對應部分在相反方向上偏移。可使用多個不同波長之輻射來捕獲該等影像，各影像包含+1及-1繞射圖案。藉由自該多個波長之各者之+1及-1繞射階減去相對像素，可為各影像中之各自像素判定一第一差動信號及一第二差動信號。可基於同時分析來自多個波長之該等差動信號來判定用於該等各自像素之一OVL。接著可將用於該圖案之一OVL判定為該等各自像素之該OVL之一加權平均值。該加權可根據該OVL對波長變化之靈敏度。

Description

使用多個波長之疊對量測
本發明係關於半導體晶圓製程中之疊對(OVL)之量測。
半導體組件(諸如積體電路)可以含有許多組件之一晶圓之形式製造。半導體晶圓(例如矽晶圓)可製成一系列層，各層由必須相對於相鄰層中之圖案準確地定位之一圖案組成。此定位之控制稱為OVL控制。在一些半導體及光微影製程中，在晶圓上提供一計量目標以用於確保圖案對準。目標可採用一組單元之形式，例如矩形或正方形單元之一2×2陣列，兩個用於在X方向上量測OVL且兩個用於在Y方向上量測OVL。目標可包含一繞射光柵。例如，一目標中之各單元可由一繞射光柵組成。一目標可由一組圖案組成，其中各圖案可列印於一不同層上且可經定向以便提供在不同方向上之量測，通常X及Y。由一目標繞射之輻射之量測被稱為散射術。
一些先前計量演算法使用單色資料來計算OVL，且一些方法平均一繞射光柵之影像中之所有像素上之信號以計算OVL。
以下係提供對本發明之一初始理解之一簡化概述。該概述不一定識別關鍵元件亦不限制本發明之範疇，而僅用作對以下描述之一引言。
本發明之一些實施例提供用於在一半導體晶圓製程中判定OVL之方法及系統。此等方法及製程可使用自在晶圓中之至少兩個不同層中形成之一計量目標捕獲之影像，其中目標之部分相對於一不同層中之對應部分在相反方向上偏移。例如，目標之一個單元中之層可在一個方向上偏移且另一個單元中之層可在相反方向上相等地偏移。可使用多個不同波長之輻射形成影像，各影像包含+1及-1繞射圖案。藉由自多個波長之各者之各影像中之+1及-1繞射階減去相對像素，可為目標之各自部分(例如各自單元)判定第一差動信號及第二差動信號。可基於來自多個波長之差動信號判定各自像素之OVL之一量測。接著可將OVL之一總體量測判定為各自像素之OVL之一加權平均值，其中加權係根據歸因於波長之變化之OVL之靈敏度之變化。
根據本發明之一些實施例之OVL量測可被稱為「自準確」或「自參考」，因為產生一OVL「標尺」因此使得工具能夠找到最準確之在線量測設置。根據本發明之一些實施例之自準確度計量允許量測晶圓上每位置之準確OVL值，給出一組OVL值。自準確度同時使用多個波長量測以根除信號中形成項之不準確度且找到正確OVL值。最後一組OVL值亦可用作其他類型之OVL量測或深度學習演算法之參考。
根據本發明之一些實施例之自準確度計量可使用若干相鄰波長量測某個目標且一起分析來自所有此等量測之信號。可針對各像素單獨擬合量測資料且可在自光學信號中移除不準確形成項之後找到每像素之OVL。
本發明之一些實施例之一態樣係使用波長可調諧性來找到光學量測中之不準確形成項且計算真實或絕對OVL。
本發明之實施例不限於半導體晶圓生產且可用於製造許多其他產品。
本發明之此等額外及/或其他態樣及/或優點闡述於以下詳細描述中；可自該詳細描述推論；及/或可藉由本發明之實踐學習。
相關申請案之交互參考
本申請案主張2018年3月19日申請之美國臨時專利申請案第62/645,090號的權利，該案係以引用的方式併入本文中。
在闡述詳細描述之前，闡述下文中將使用之某些術語之定義可為有幫助的。
在以下描述中，描述了本發明之各個態樣。為瞭解釋目之，闡述特定組態及細節以提供對本發明之一透徹理解。然而，熟習此項技術者亦將明白可在無本文中呈現之特定細節之情況下實踐本發明。此外，為了不使本發明模糊，可省略或簡化眾所周知之特徵。特定詳細參考圖式，應強調，展示之細節係藉由實例之方式且僅出於本發明之闡釋性討論之目的，且為了提供確信為本發明之原理及概念性樣態之最有用且容易理解之描述而呈現。就此而言，並未試圖比本發明之一基礎理解所必需之描述更詳細地展示本發明之結構細節，圖式所採取描述使熟習此項技術者明白如何可在實踐中體現本發明之若干形式。
在詳細說明本發明之至少一項實施例之前，應瞭解，本發明並不使其應用受限於以下描述中所闡述或圖式中所繪示之組件之建構及配置之細節。本發明可適用於可各種方式實踐或實行之其他實施例以及所揭示之實施例之組合。同樣地，應理解在本文中採用之用語及術語係出於描述之目的，且不應視為限制。
除非另有說明，否則關於本發明之一或多個實施例描述之特徵可任選地包含於本發明之所有其他實施例中。
除非以其他方式明確陳述(如自以下論述明白)，否則應理解，在整個說明書中利用術語(諸如，「處理」、「計算(computing)」、「計算(calculating)」、「判定」、「增強」或其類似者)之論述指代一電腦或計算系統或類似電子計算裝置(其操縱及/或將表示為計算系統之暫存器及/或記憶體內之物理(諸如電子)量之資料變換成類似地表示為電腦系統記憶體、暫存器或其他此類資訊儲存、傳輸或顯示裝置內之物理量之其他資料)之動作及/或程式。
根據本發明之一些實施例之一方法可包括使用多個不同波長捕獲一計量目標中之一單元之一影像。接著，形成(例如)於一半導體晶圓中之一圖案之一OVL可經判定為各自像素之OVL之一加權平均值。加權可根據歸因於波長變化引起之OVL靈敏度之變化。該方法可在可在其中改變照明波長之一系統中執行。現將參考圖1A及圖1B描述此一系統。
圖1A及圖1B係根據本發明之一些實施例之一系統之示意圖，用於在半導體晶圓上執行計量量測。如本文中所描述之系統及方法可用於製造或量測藉由一分層製程形成之其他產品。
圖1A展示一成像系統100，其經配置以將輻射引導朝向一晶圓之表面且接收自一晶圓反射之輻射以產生該晶圓之影像，且圖1B展示可用於供應輻射至圖1A之成像系統的一照明系統200。
在圖1A之成像系統100中，輻射(諸如可見光)經引導朝向一支撐件104上之一產品(在此圖解說明中係晶圓103)之表面。輻射可經引導至一計量目標。反射輻射自晶圓103之表面接收且用於產生晶圓之影像，例如在一相機105中。可在一分析單元107中分析該等影像。該成像系統之操作可由一控制器110控制。
輻射可由一光纖109提供至成像系統100且通過偏振器120及透鏡121至124到達分束器130。一環形孔127可位於透鏡122與透鏡123之間且一場光闌128可位於透鏡123與透鏡124之間，其功能將為熟習此項技術者所理解。一分束器130可分離該輻射，使得該輻射之一個部分經由一物鏡系統135而經引導至晶圓103且該輻射之一個不同部分經由一物鏡系統136而經引導至一鏡子137。相同對物鏡系統135及136可收集來自晶圓103之散射輻射且來自鏡子137之反射輻射及相同分束器130可組合來自該晶圓及該鏡子之輻射以形成一單一輻射場，其細節以允許推斷散焦之方式對物鏡135與晶圓103之間的距離(焦點)敏感。
可將組合輻射之一些引導至一焦點偵測器140，其功能在本文中進一步描述。例如，組合輻射之一些可由一分束器141及透鏡143經引導至焦點偵測器140。反射輻射之一些可經引導至一光譜儀150。例如，反射輻射之一些可由一分束器151及透鏡153經引導至光譜儀150。焦點偵測器140可執行焦點量測且將指示彼等量測之信號輸出至分析單元107。類似地，光譜儀150可執行光譜量測且將指示彼等量測之信號輸出至分析單元107。
相機105可為一電荷耦合裝置或「CCD」陣列。如本領域中已知，可配置或設置相機105以自「影像」平面處之反射輻射形成一影像。例如，晶圓103可在其表面上包含一繞射圖案，在其情況下，反射輻射可為來自晶圓103之表面之繞射輻射。根據本發明之一些實施例，一影像以一繞射圖案之形式在其處自一單元捕獲之影像平面係光瞳平面。
形成圖1A之成像系統100之一部分之各種組件或晶圓支撐件104可相對於彼此移動，例如藉由一或多個未展示且熟習此項技術者已知之一或多個馬達。成像系統100之操作(例如形成成像系統100之部分之馬達之操作)可由控制器110控制。控制器110之操作可部分基於來自分析單元107之信號。分析單元107或控制器110或兩者可包括包含一或多個處理器之一計算系統。例如，在一演算法之控制下操作之分析單元107中之一處理器可執行根據本發明之一些實施例之一方法。因此，本發明之一些實施例可包括暫時或非暫時形式之一電腦可讀媒體，包括用於在一分析單元中之一處理器中實施之指令。
控制器110可控制成像系統100在連續影像捕獲操作之間改變一或多個成像參數(例如)以形成待由分析單元107分析之一系列影像。因此，例如控制器110可控制偏振器120改變一個影像與另一個影像之間的輻射偏振。該控制器可控制該等透鏡(例如物鏡系統135中相對於彼此或相對於晶圓支撐件104之透鏡)或晶圓支撐件104之任何者之位置以改變焦點且藉此獲得一系列影像，各具一不同的焦點度。該控制器可控制環形孔127之操作以改變一個影像與另一個影像之間的數值孔徑。
現參照圖1B，根據本發明之一些實施例之照明系統200包括一輻射源203。此可為熟習此項技術者已知之任何合適之輻射源。根據本發明之一些實施例，輻射源203可包括不同波長及/或帶寬之多個輻射源，可自其選擇一或多者，例如以便改變用於照明一產品或目標之波長及/或帶寬。
如圖1B中所展示，來自源203之輻射穿過一系列透鏡210至214及濾波器220至226至光纖109。照明系統200可操作以改變一或多個成像參數，例如，其等在變化時致使由一影像捕獲裝置捕獲之一影像之變化的參數，例如，使用輻射源203作為一照明源。可藉由該控制照明系統改變之一成像參數之一實例係該輻射之波長。一晶圓製造控制系統可包含一可變波長照明系統，在其情況下，本發明之一些實施例可藉由操作一現有系統(例如現有硬體)來依一新穎方式實施。根據本發明之一些實施例，可提供新的硬體或軟體，包含可操作以改變用於照明待成像之一晶圓之輻射波長之組件。
在圖1B中所繪示之系統中，濾波器222至226可包括一現有晶圓製造控制系統中之濾波器，諸如帶通及梯度濾波器，其功能係熟習此項技術者已知。根據本發明之一些實施例，濾波器220及221可用於改變傳遞至成像系統100之輻射之波長，例如在此不可由濾波器222至226達成之情況下。
實際上，一照明系統可使用依不同方式偏振之輻射，在其情況下，可沿自光源203至光纖109之不同通道來傳導不同偏振輻射。為簡單起見，圖1B中僅繪示一個通道，但將瞭解，在一實際系統中，可根據偏振之數目提供數個通道。
根據本發明之一些實施例，用於照明產品之輻射的波長(例如晶圓103)可依波長變化的任何已知方式變化。根據本發明之一些實施例之一系統可包含機械設備，以過濾來自一較寬帶光源之一窄帶波長的光。例如，一寬帶輻射源可藉由(例如)使用一快門機構可自其機械地選擇一特定波長帶或色彩之光一稜鏡而機械地分佈。在圖1B中所展示之實例中，濾波器211及212可分別係高通濾波器及低通濾波器。另外或替代地，濾波器211及212可如本領域已知係可調諧的，以改變輻射之波長。
光學領域之技術人員將瞭解，可改變圖1A及圖1B中所展示之一些組件(諸如透鏡及分束器)的順序，同時仍使得系統能夠如本文中所描述般操作。特定言之，如所繪示之成像系統100的一些組件可形成照明系統200的部分，且照明系統200的一些組件可形成成像系統100的部分。
現將參考圖2至圖4來描述根據本發明之一些實施例之一方法。該方法可自圖4之操作401開始，接收自一計量目標中之一單元捕獲之影像，該計量目標已經形成於晶圓中之至少兩個不同層中，其中目標之部分相對於一不同層中之對應部分在相反方向上偏移。例如，目標之不同單元中的層可在不同方向上偏移。該方法可包含捕獲自身。替代地，根據本發明之一些實施例之一方法可分析先前捕獲之影像。該捕獲可係(例如)藉由相機105。在圖2A及圖2B中示意性地繪示一合適目標之一實例。圖2A及圖2B以橫截面圖展示一SCOL計量目標之兩個單元，包含在一晶圓中之各自層中形成之一上下週期光柵(黑色矩形)。下光柵在水平方向上相對於上光柵偏移。圖2A中所展示之單元中的偏移與右側上所展示之單元中的偏移係相等且相反的。圖2A及圖2B進一步展示入射光Ei 及繞射光：展示來自上層光柵之正負一階(Etop,1 ，Etop,-1 )，及來自下層光柵2之正負一階(Ebottm,1 ，Ebottom,-1 )。
圖3A係類似於圖2B之一透視圖，展示零階繞射圖案及一階繞射圖案之形成。
一捕獲影像之一實例展示於圖3B中且包含正及負一階(+1及-1)繞射圖案以及零階繞射圖案，如熟習此項技術者所熟悉。可以多個不同波長(例如窄帶中之相鄰波長)捕獲一影像(諸如圖3B中所展示)。根據本發明之一些實施例，操作401之前可進行一或多個操作以判定不同波長或波帶，在本文中進一步描述。
根據本發明之一些實施例之一計量方法使用來自一目標中之一單元之繞射強度來量測光學信號，其具有±f0 之一額外有意偏移(如在「Diffraction order control in overlay metrology – a review of the roadmap options」Proc. SPIE 6922, Metrology, Inspection, and Process Control for Microlithography XXII, 692202 (2008年3月14日);doi: 10.1117/12.773243, Adel等人中所描述之SCOL演算法中所使用)。使用一維中之OVL之判定在下面並參考圖4進行討論。圖4之操作403至407及本文中所描述之其他數學運算可由(例如)分析單元107執行。
可為各單元判定一每像素差動信號，對於正偏移判定D1 ，對於負偏移判定D2 ，其中D可表示(例如)強度或灰階。可藉由在操作403處自±1繞射階減去相對像素且在圖3A中示意性地指示來判定或計算差動信號。可針對多個波長之各者判定差動信號。接著，在操作405處，可基於差動信號D1 、D2 判定用於各自像素之一OVL。在操作407處，可自各自像素之OVL判定用於圖案之OVL或「整體」OVL。根據本發明之一些實施例，此整體OVL可經判定為各自像素之OVL之一加權平均值，其中該加權係根據歸因於波長之變化之OVL之靈敏度之變化。
可依各種方式判定一個別像素之OVL。根據本發明之一些實施例，每像素OVL由包含第一矩陣及第二矩陣之一公式判定。該第一矩陣可包括差動信號在不同波長下對OVL之靈敏度值。該第二矩陣可包括在不同波長下之平均差動信號之值。現用數學方法對此進行描述：
使用來自若干波長(例如來自在若干不同波長下捕獲之影像)之資料，可界定以下光學信號矩陣(Npixels ×Nwavelengths )：
方程式 1 ： 及
其中pix 指數與原始照明點中之像素之位置有關(與一特定照明角度有關)。Ksig 係差動信號之平均值且表示OVL中之不對稱性，且Gsig 源自差動信號之間的差異，兩者均針對不同像素及不同波長判定。Gsig 亦指稱靈敏度，因為其描述Ksig 對OVL之存在有多敏感(見方程式4)。
瞳孔之各像素中之靈敏度可能不同。當靈敏度近似等於零時形成一諧振。查看來自一特定波長範圍之資料，每像素靈敏度可改變整個瞳孔上之符號。此意謂各像素在該波長範圍內經歷一諧振，且諧振通過像素之確切波長可能在像素之間不同。可將諧振波長值WLres 映射為像素之一函數。可(例如)藉由分析在操作401處捕獲之不同波長之影像來判定諧振波長。
在下面計算中，使用＜＞括號意謂取矩陣之第一維度(波長方向)之一平均值，得到像素數目Npixel 之大小之一向量。此外，乘法使用意謂將矩陣或向量之各元素與另一個矩陣/向量之相同元素相乘。
根據本發明之一些實施例之自準確度OVL量測可使用若干模式來完成，其等之兩者在本文中經描述為非限制性實例。
在第一模式中，量測係圍繞特定諧振。在計算期間，重新配置光信號矩陣以形成以每像素波長諧振為中心之新信號矩陣。界定以下光學矩陣：
方程式 2 ：

方程式 3 ：

其中NWL 係兩側各像素之數個資料點，係量測期間使用之波長解析度。在此模式中，G及K兩者具有(Npixels×(2NWL +1))之一最終大小。NWL 可由一使用者界定，例如，如圖1A及圖1B中所展示之一系統之一操作者，或在一分析演算法中預界定。
自參考之另一模式將為捕獲整個波長或光譜造圖之影像，例如，系統中可用之所有波長，或至少比一諧振波長之各側更寬之一範圍。可分析更寬之造圖且可選擇一波長區域或多個波長區域。此等波長可僅來自平坦區域，例如，其中信號(例如信號矩陣，諸如Gsig )對波長具有一較大靈敏度且使用標準SCOL量測之疊對隨波長變化很小之波長。另一選項係自平面及諧振之一組合獲取此等波長。在此情況下，G及K矩陣將與方程式1中界定之原始Gsig 及Ksig 矩陣相同。使用之資料將使用屬於一特定平坦區域、多個平坦區域或多個區域之波長來收集。
根據本發明之一些實施例之OVL量測可基於光學信號具有以下線性相關性之一假設：
方程式 4 ：
在本文中稱為一「每像素不準確度」形成項，其在某些情況下可為波長不相依。實際上，亦可能係波長相依。存在一些光譜區域，其中此項在波長變化方面係相當恆定。例如，一些光學諧振傾向於具有一恆定不精確度項且因此有利於自準確度計算。為了檢查波長不相依假設，需要滿足以下不等式：
方程式 5 ：
換言之，靈敏度隨波長之變化率應遠大於每像素與波長之不準確度之變化率。
可使用包含在方程式2及方程式3中界定之第一矩陣及第二矩陣之一公式或方程式來計算每像素之OVL，例如：
方程式 6 ：

在此方程式中，每像素不準確度被取消。
注意，可針對各像素單獨擬合量測資料且可在自光學信號移除不準確形成項之後找到每像素之OVL。在某些實施例中，每像素OVL值可減去不準確形成項以導致一經改良OVL量測。由於在方程式4中不準確形成項基本上係「dA」，因此可使用方程式6依移除不準確形成項或dA之一方式計算每像素之OVL。
每像素之OVL可經加權用於判定一圖案之一整體OVL。權重可根據每像素OVL對波長變化之靈敏度。例如，每像素之權重可由下式給出：
方程式 7 ：
最終或「整體」OVL可經判定為每像素之OVL之一加權平均值，例如：
方程式 8 ：
每像素不準確度形成項由下式給出：
方程式 9 ：

此根據方程式6藉由計算每像素之OVL自動移除。
應注意，雖然不準確度與OVL無關，但不準確度及疊對均取決跨晶圓之製程變化及時間。對於相同批次中或不同批次中之晶圓，某個位置上之一圖案可能逐晶圓而異。可監測作為某個位置之像素之一函數之dA。若其突然改變，則意謂製程發生一重大變化。
為了檢查方程式5之假設，可計算以下每波長不準確度形成項矩陣：
方程式 10 ：
此每波長不準確度形成項係關於依下列方式在方程式9中計算之每像素不準確度形成項：
方程式 11 ：

此項亦用於檢查方程式5之假設。
亦可用於追蹤一晶圓中或晶圓之間的製程變化(PV)，如US20150316490A1中所描述。某個目標將經歷不同PV，作為晶粒或晶圓上之目標位置之一函數。此等PV將繼而改變不準確度形成項，因此，能夠實現PV對光信號之影響程度之一量化量測。由於不取決於OVL，此光學瞳孔量測之一突然變化，所以可用於識別一PV分裂或一製程中之變化。
根據方程式4，將每像素之K資料移位應與G成比例。
圖5A及圖5B展示根據本發明之一些實施例之表明模型化之量測結果。在圖5A中，每像素資料展示G與K之間的線性關係。實心點係原始資料集(各點係一不同波長)且中空黑點係移位K。圖5B之上圖展示K作為G之一函數用於多個像素及波長(各波長係一不同陰影)。圖5B底部之下圖展示將K移位δA後之相同資料。整體OVL由每像素OVL之加權平均值(或簡稱每像素之斜率)給出。
為了查看自準確度計量是否給出了良好結果，創建了若干旗標。第一旗標藉由查看波長方向上G值之標準誤差來檢查信號具有之灰階量。計算每一像素之標準偏差ϭ且通過以下方式與Wpp 相關：
方程式 12 ：
第一旗標經界定為。其等於之最高98%值。第二旗標係PCAratio ，其取(G, Kshift)資料集之主成分值之比率。該資料集之主成分值給出兩個主要方向上之資料之有效寬度，如本文中進一步描述之圖6中所展示。
藉由以下給出自準確度計量之誤差之一估計
方程式 13 ：
圖6展示藉由在兩個主方向上找到移位K對G資料集(以不同灰色陰影展示)之「寬度」來計算PCAratio 之一實例。原始資料集係以藍色顯示，表明歸因於將K值移位δA而導致PCAmin 降低。
在不同目標上使用自準確度，使得能夠在場中之各個位置處量測真實或絕對OVL (與在一些技術中量測之相對OVL相反)。這樣做允許探測圖案放置誤差(PPE)對OVL之影響，如US20160253450A1中所論述。
此外，一旦計算出無不準確度OVL，則其可依若干方式使用。若在整個晶圓上之大量位置上執行自準確度量測，則可將其等表示為最終OVL結果。另一方面，一組OVL量測亦可用作其他OVL量測(諸如標準SCOL量測)之開發後檢查(ADI)自參考OVL值。最後，此組OVL值可作為學習演算法之一參考值插入，用於比較ADI與蝕刻後檢查(AEI)等。
本發明之一些實施例之態樣包含以下之一或多者：同時使用連續及可調諧波長光學量測來計算OVL，擬合每像素之資料以根除來自各像素之不準確度形成信號，及根據像素「強度」，藉由具有一加權平均值之多個校正光學信號來找到自參考OVL值。
根據本發明之實施例，上文參考方法、設備(系統)及電腦程式產品之流程圖繪示圖及/或部分圖來描述本發明之態樣。應瞭解可藉由電腦程式指令來實施流程圖繪示圖及/或部分圖的每一部分及流程圖繪示圖及/或部分圖中之方塊的組合。可將此等電腦程式指令提供至一通用電腦、專用電腦或其他可程式化資料處理設備之一處理器以產生一機器，使得經由電腦或其他可程式化資料處理設備之處理器執行的指令產生用於實施在一(多個)流程圖及/或部分圖或其部分中規定之功能/動作的方法。
此等電腦程式指令亦可儲存在一電腦可讀媒體中，其可指導一電腦、其他可程式化資料處理設備或其他裝置以一特定方式起作用，使得儲存在電腦可讀媒體中之指令產生包含實施一(多個)流程圖及/或部分圖或其部分中規定之功能/動作之指令之一製品。
電腦程式指令亦可加負載至一電腦、其他可程式化資料處理設備或其他裝置上以致使一系列操作步驟在電腦、其他可程式化設備或其他裝置上執行以產生一電腦實施程式使得在電腦或其他可程式化設備上執行之指令提供用於實施在一(多個)流程圖及/或部分圖或其部分中規定之功能/動作之程式。
前述提及之流程圖及圖圖解說明了根據本發明之各種實施例之系統、方法及電腦程式產品之可能實施方案之架構、功能性及操作。在此方面，流程圖或部分圖之各部分可表示一模組、片段或碼之部分，其包括用於實施指定邏輯功能之一或多個可執行指令。亦應注意：在一些替代實施方案中，所提及之功能/行為可不依圖中所提及之順序發生。例如，取決於涉及之功能性，連續展示之兩個部分可事實上同時執行或有時以相反順序執行。亦將注意，部分圖及/或流程圖圖解說明之各部分及部分圖及/或流程圖圖解說明中部分之組合可由專用基於硬體系統實施，其執行指定功能或動作或專用硬體及電腦指令之組合。
在上文描述中，一實施例為本發明之一實例或實施方案。「一項實施例」、「一實施例」、「某些實施例」或「一些實施例」之各種出現不一定皆指代相同實施例。儘管可在單獨實施例之環境中描述本發明之各種特徵，但該等特徵亦可單獨提供或以任何合適組合提供。相反地，雖然為清楚起見可在本文中在不同實施例之內容脈絡中描述本發明，但本發明亦可實施於一單項實施例中。本發明之某些實施例可包含來自上文所揭示之不同實施例之特徵且某些實施例可併有來自上文所揭示之其他實施例之元件。本發明之元件於一特定實施例之內容背景中之揭示不應被視為限制其等僅用於該特定實施例中。此外，應瞭解本發明可以各種方式實行或實踐，且本發明可實施於惟上文描述中概述之實施例以外之某些實施例中。
本發明不限於該等圖式或對應描述。例如，流程無需進行過各個所繪示之圖框或狀態，或以與所繪示及描述完全相同之順序進行。除非另有定義，否則本文中使用之技術及科學術語之意思係為熟習本發明所屬之此項技術者所通常理解。雖然已關於有限數目項實施例描述本發明，但係此等實施例不應被解釋為限制本發明之範疇，且反而作為一些較佳實施例之例示。其他可能變動、修改及應用亦在本發明之範疇內。因此，本發明之範疇不應受限於迄今為止所描述之內容，但應受限於隨附申請專利範圍及其等同等法律效力。
100‧‧‧成像系統
103‧‧‧晶圓
104‧‧‧支撐件
105‧‧‧相機
107‧‧‧分析單元
109‧‧‧光學濾波器
110‧‧‧控制器
120‧‧‧偏振器
121‧‧‧透鏡
122‧‧‧透鏡
123‧‧‧透鏡
124‧‧‧透鏡
127‧‧‧環形孔
128‧‧‧場光闌
130‧‧‧分束器
135‧‧‧物鏡系統
136‧‧‧物鏡系統
137‧‧‧鏡子
140‧‧‧焦點偵測器
141‧‧‧分束器
143‧‧‧透鏡
150‧‧‧光譜儀
151‧‧‧分束器
153‧‧‧透鏡
200‧‧‧照明系統
203‧‧‧輻射源
210‧‧‧透鏡
211‧‧‧透鏡
212‧‧‧透鏡
213‧‧‧透鏡
214‧‧‧透鏡
220‧‧‧濾波器
221‧‧‧濾波器
223‧‧‧濾波器
224‧‧‧濾波器
225‧‧‧濾波器
226‧‧‧濾波器
401‧‧‧操作
403‧‧‧操作
405‧‧‧操作
407‧‧‧操作
為更佳理解本發明之實施例且展示可如何實施該等實施例，現將僅經由實例之方式參考附圖，其中相似數字始終指定對應元件或區段。
在附圖中：
圖1A及圖1B係根據本發明之一些實施例之一系統之示意圖，用於在半導體晶圓上執行計量量測；
圖2A及圖2B係根據本發明之一些實施例之一散射量測OVL (SCOL)目標之兩個單元之橫截面圖；
圖3A係顯示來自一目標中之一單元之不同層之繞射圖案之形成之一示意圖且圖3B顯示根據本發明之一些實施例之一捕獲影像之一實例，其包含正一階繞射圖案及負一階繞射圖案；
圖4係根據本發明一些實施例之 方法之一流程圖；
圖5A及圖5B展示根據本發明之一些實施例之表明模型化之量測結果；
圖6係繪示藉由根據本發明之一些實施例之方法獲得之OVL量測之準確度之一圖表。

Claims (16)

  1. 一種在一半導體晶圓製程中判定一圖案中之OVL之方法，其包括： 自經形成於該晶圓中之至少兩個不同層中之一計量目標接收經捕獲之影像，其中該目標之部分相對於一不同層中之對應部分在相反方向上偏移，使用多個不同波長之輻射，各影像包含+1及-1繞射圖案； 藉由自該多個波長之各者之各影像中之該+1及-1繞射階減去相對像素來判定該目標之各自部分之一第一差動信號及一第二差動信號； 基於來自該多個波長之該等差動信號來判定該等各自像素之一OVL； 將一整體VL判定為該等各自像素之該OVL之一加權平均值，其中該加權係根據歸因於波長變化之該OVL之靈敏度的變化。
  2. 如請求項1之方法，其中判定該等各自像素之一者之一OVL包括： 藉由使用該等差動信號之平均值來判定該等信號之不對稱性，且使用該等差動信號之差來判定該等差動信號對OVL之該靈敏度； 判定包括不同波長之靈敏度值之一第一矩陣； 判定包括不同波長之平均差動信號值之一第二矩陣；及 藉由包含該第一矩陣及該第二矩陣之一公式來判定該整體OVL。
  3. 如請求項2之方法，其中該第一矩陣經界定為：， 其中D1 及D2 代表該等差動信號。
  4. 如請求項2之方法，其中該第二矩陣經界定為：， 其中D1 及D2 代表該等差動信號。
  5. 3或4之方法，其中： 判定該等各自像素之一者之一OVL包括判定在該靈敏度近似為零處之一諧振波長；及 該等不同波長包括在該諧振波長之任一側上之不同波長。
  6. 3或4之方法，其中該等不同波長係選自該信號光譜造圖中之平坦區域，或平坦區域及諧振區域之一組合。
  7. 如請求項2之方法，其中將該等各自像素之該OVL判定為 其中G 係該第一矩陣，且K 係該第二矩陣。
  8. 如請求項7之方法，其中該整體OVL經判定為。
  9. 如請求項1之方法，其包括判定來自該整體疊對之一每像素不準確度，及藉由監測該每像素不準確度之變化來偵測該製程中之一變化。
  10. 如請求項9之方法，其中該每像素不準確度係由以下公式判定：，其中f0 係該偏移量。
  11. 一種用於在一半導體製程中疊對「OVL」判定之系統，其包括： 一成像系統，其經配置以將輻射引導朝向一晶圓之表面，並接收自該晶圓反射之輻射，以自該反射輻射產生影像；及一照明系統，用於向該成像系統提供多個不同波長之輻射；一控制器，用於控制該成像系統之操作；及一分析單元，用於分析該等影像； 其中該分析單元包括一處理器，其經組態以： 自經形成於該晶圓中之至少兩個不同層中之一計量目標接收經捕獲之影像，其中該目標之部分相對於一不同層中之對應部分在相反方向上偏移，使用多個不同波長之輻射，各影像包含+1及-1繞射圖案； 藉由自該多個波長之各者之各影像中之該等+1及-1繞射階減去相對像素來判定該目標之各自部分之第一差動信號及第二差動信號； 基於來自該多個波長之該等差動信號來判定該等各自像素之一OVL； 將一整體OVL判定為該等各自像素之該OVL之一加權平均值，其中該加權係根據歸因於波長變化之該OVL之該靈敏度之該變化。
  12. 如請求項11之系統，其中該處理器經組態以自該整體OVL判定一每像素不準確度形成項，且藉由監測該每像素不準確度形成項之變化來追蹤製程中之變化。
  13. 如請求項11或12之系統，其中OVL之該判定包括自該等差動信號判定該等信號之該不對稱性及該等信號對OVL之該靈敏度。
  14. 如請求項13之系統，其中該處理器經組態以判定在該靈敏度近似為零處之一諧振波長；其中該等不同波長包括在該諧振波長之任一側上之不同波長。
  15. 如請求項13之系統，其經組態以在該信號光譜造圖中自平坦區域或平坦區域及諧振區域之一組合中選擇該等不同波長。
  16. 一種電腦可讀媒體，其包括指令，當在一計量系統之一分析單元中之一處理器中實施時，該等指令致使該系統實施如請求項1至10中任一項之方法之該等步驟。
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